Альтернативные источники энергии: что это, виды, есть ли в России
«Зеленую» энергию выбирают страны, города, компании и граждане. Рассказываем, как возобновляемые источники переходят из категории альтернативных в основные, как они развиваются в России и мире и какое будущее их ждет
- Что это
- Виды
- Планы
- Примеры
- Инвестиции
Что такое альтернативные источники энергии
Альтернативные источники энергии — это возобновляемые энергетические ресурсы, которые получают благодаря использованию гидроэнергии, энергии ветра, солнечной энергии, геотермальной энергии, биомассы и энергии приливов и отливов. В отличие от ископаемых видов топлива — например, нефти, природного газа, угля и урановой руды, эти источники энергии не истощаются, поэтому их называют возобновляемыми. Только за 2019 год по всему миру установлено объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) общей мощностью 200 ГВт.
Доля источников энергии в мировом потреблении (Фото: REN21)
Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см.
стр. 32)
Виды альтернативных источников энергии
1. Солнечная энергия
Солнце — главный источник энергии на Земле, ведь около 173 ПВт (или 173 млн ГВт) солнечной энергии попадает на нашу планету ежегодно, а это более чем в 10 тыс. раз превышает общемировые потребности в энергии. Фотоэлектрические модули на крыше или на открытых территориях преобразуют солнечный свет в электрическую энергию с помощью полупроводников — в основном, кремния. Солнечные коллекторы вырабатывают тепло для отопления и производства горячей воды, а также для кондиционирования воздуха.
Солнечные панели могут вырабатывать энергию и в пасмурную погоду, и даже в снегопад. Для наибольшей эффективности их стоит устанавливать под определенным углом — чем дальше от экватора, тем больше угол установки панелей.
2. Энергия ветра
Использование ветра в качестве движущей силы — давняя традиция. Ветряные мельницы использовались для помола муки, лесопильных работ) и в качестве насосной или водоподъемной станции.
Современные ветрогенераторы вырабатывают электроэнергию за счет энергии ветра. Сначала они превращают кинетическую энергию ветра в механическую энергию ротора, а затем в электрическую энергию.
Ветроэнергетика является одной из самых быстроразвивающихся технологий возобновляемой энергетики. По последним данным IRENA, за последние два десятилетия мировые мощности по производству энергии ветра на суше и на море выросли почти в 75 раз — с 7,5 ГВт в 1997 году до примерно 564 ГВт к 2018 году.
3. Энергия воды
Еще в древнем Египте и Римской империи энергия воды использовалась для привода рабочих машин, в том числе мельниц. В средние века водяные мельницы применялись в Европе на лесопильных и целлюлозно-бумажных предприятиях. С конца XIX века энергию воды активно используют для получения электроэнергии.
4. Геотермальная энергия
Геотермальная энергия использует тепло Земли для производства электричества. Температура недр позволяет нагревать верхние слои Земли и подземные водоемы.
Извлекают геотермальную энергию грунта с помощью мелких скважин — это не требует больших капиталовложений. Особенно эффективна в регионах, где горячие источники расположены недалеко к поверхности земной коры.
5. Биоэнергетика
Биоэнергетика универсальна. Тепло, электричество и топливо могут производиться из твердой, жидкой и газообразной биомассы. При этом в качестве возобновляемого сырья используются отходы растительного и животного происхождения.
6. Энергия приливов и отливов
Приливы и волны — еще один способ получения энергии. Они заставляют вращаться генератор, который и отвечает за выработку электричества. Таким образом для получения электроэнергии волновые электростанции используют гидродинамическую энергию, то есть энергию, перепад давления и разницу температур у морских волн. Исследования в этой области еще ведутся, но специалисты уже подсчитали — только побережье Европы может ежегодно генерировать энергии в объеме более 280 ТВт·ч, что составляет половину энергопотребления Германии.
Как разные страны мира выполняют планы по энергопереходу
Страны по всему миру поставили себе амбициозные задачи по переходу на возобновляемую энергию. Цели стали частью и Парижского соглашения — к 2030 году решения с нулевым выбросом углерода могут быть конкурентоспособными в секторах, на которые приходится более 70% глобальных выбросов. Сделать это планируется за счет энергетического перехода — процесса замены угольной экономики возобновляемой энергетикой. В 2020 году, несмотря на пандемию и экономическую рецессию, многие города, страны и компании продолжали объявлять или осуществлять планы по декарбонизации.
Ожидается, что в 2021 году Индия внесет самый большой вклад в развитие возобновляемой энергетики. Здесь планируют запустить ряд ветряных и солнечных проектов.
В Евросоюзе также прогнозируется скачок в приросте мощностей в 2021 году. Здесь даже в условиях пандемии не забывают о Green Deal — крупнейшей в истории ЕС коррекции экономического курса. Цель проекта — сформировать в ЕС углеродно-нейтральное пространство к 2030 году.
Пока же в лидерах инвестиций в развитие возобновляемой энергетики — Китай, США, Япония и Великобритания. С тех пор, как BloombergNEF начал отслеживать эти данные, глобальные инвестиции в ветровую и солнечную энергетику, биотопливо, биомассу и отходы, малую гидроэлектроэнергетику увеличились почти на порядок. В годовом выражении вложения в чистую энергию выросли с $33 млрд до более чем $300 млрд за 20 лет.
Китай за десять лет стал главным производителем оборудования для возобновляемой энергетики. В первую очередь, речь идет о солнечных панелях.
Семь из десяти крупнейших мировых производителей солнечных батарей — это китайские компании. В целом развитие технологий удешевило стоимость строительства новых объектов ВИЭ. Это приближает планы Китая стать углеродно нейтральным к 2060 году.
Зеленая экономика Ставка на солнце и уголь: два лица энергетики Китая
Серьезных шагов в сторону энергоперехода ожидают и от президента США Джо Байдена. Он не только вернул страну в Парижское соглашение, но и заявил о том, что намерен добиться чистых выбросов парниковых газов и перехода на 100% экологичной энергии к 2050 году.
Также к 2050 году планируют использовать только ВИЭ Япония, Южная Корея, Новая Зеландия и Великобритания. Прошедший 2020 год уже стал самым экологичным для энергосистемы Великобритании со времен промышленной революции. Страна целых 67 дней смогла обходиться без угля. От традиционных источников энергии Британия планирует отказаться уже к 2025 году.
Активно развиваются ВИЭ в Испании — по прогнозам, сектор только солнечной энергетики в стране будет расти примерно вдвое быстрее, чем в Германии.
В 2020 году Шотландия получила 97% электроэнергии из возобновляемых источников. С помощью произведенной «зеленой» энергии получилось обеспечить электронужды более чем 7 млн домохозяйств. Шотландия планирует стать углеродной нейтральной уже к 2030 году.
Этот же год выбран временем полного отказа от традиционной энергетики для Австрии, а Саудовская Аравия запланировала к 2030 году получать 50% электроэнергии от ВИЭ.
Национальные цели по доле ВИЭ среди источников энергии (Фото: REN21)
Полная версия отчета Renewables 2020 в формате PDF (см. стр. 57)
Геотермальная энергия в Рейкьявике и солнечные батареи для Берлина
Отдельные города по всему миру также стремятся стать климатически нейтральными. По данным CDP, из более чем 570 городов мира, по которым ведется статистика, более 100 получают по крайней мере 70% электроэнергии из возобновляемых источников — энергии воды, геотермальной, солнечной и ветровой энергии.
В списке присутствуют такие города, как Окленд, Найроби, Осло, Сиэтл, Ванкувер, Рейкьявик, Порту, Базель, Богота и другие.
Например, Берлингтон (штат Вермонт, США) уже получает 100% электроэнергии от ветра, солнца, воды и биомассы. Вся электроэнергия Рейкьявика производится за счет гидроэлектростанций и геотермальных источников. К 2040 году весь общественный и личный транспорт столицы должен стать свободным от ископаемого топлива.
100% энергии из возобновляемых источников для швейцарского Базеля обеспечивает собственная энергоснабжающая компания. Большая часть электроэнергии поступает от гидроэнергетики и 10% — от ветра. В мае 2017 года Швейцария проголосовала за постепенный отказ от атомной энергетики в пользу ВИЭ.
Мировые столицы также не остаются в стороне. Например, Сенат Берлина утвердил план мероприятий по развитию солнечной энергетики в столице Германии «Masterplan Solarcity». В соответствии с общей стратегией развития города Берлин должен стать климатически нейтральным к 2050 году.
В конце 2018 года в Берлине работали солнечных электростанций, которые покрывали 0,7% потребления электроэнергии, к 2050 году 25% энергопотребления города будут обеспечиваться за счет солнечной энергетики.
«Мы продвигаем расширение возобновляемых источников энергии в Берлине. Сейчас на рассмотрении Сената столицы находятся два законопроекта. Закон о солнечной энергии обязывает владельцев частных домов устанавливать солнечные системы на крышах. Законопроект Администрации по окружающей среде и климату сделает использование солнечной энергии в общественных зданиях обязательным уже в 2023 году. Это радикально сократит выбросы CO2 в Берлине», — рассказала руководитель фракции «Зеленые» в берлинском Сенате Зильке Гебель.
Как бизнес формирует положительный имидж, инвестируя в ВИЭ
Компании по всему миру также создают стратегии и определяют «зеленые» цели, которых они хотят достичь в течение определенного периода времени. Появилось осознание: нужно действовать ответственно и подавать экологичный пример потребителям.
Конечно, использование ВИЭ может не только помочь в формировании положительного имиджа для компаний, но и снизить затраты на электроэнергию.
Полная версия отчета Renewables 2019 в формате PDF (см. стр. 47)
Так, новые серверы Facebook, а также компания General Motors будут получать энергию от солнечной электростанции. Ее строят в штате Кентукки в рамках масштабной программы Green Invest.
IKEA запланировала производить больше электроэнергии на основе возобновляемых источников, чем она потребляет, к 2030 году. В 14 странах на магазинах размещены 920 тыс. солнечных панелей, а также более 530 ветряных турбин. Ingka, материнская компания IKEA, инвестировала около $2,8 млрд в различные проекты ВИЭ и стала владельцем 1,7 ГВт мощностей. Она также продолжит вкладывать средства в строительство ветропарков и солнечных электростанций.
Химический концерн BASF будет постепенно переходить на возобновляемые источники энергии, а также планирует инвестировать в ветропарки.
Компания Intel получает энергию от ветра, солнца, воды и биомассы.
С 2012 года Intel инвестировал $185 млн в 2 000 проектов по энергосбережению, а 100% электроэнергии, потребляемой корпорацией в США и ЕС, поступает из ВИЭ.
Apple также ставит перед собой цель стать углеродно нейтральной. Она приобрела несколько солнечных ферм, обеспечивая устойчивую энергию для своих центров обработки данных. С 2018 года все розничные магазины, офисы и центры обработки данных Apple работают на 100% возобновляемой энергии.
Microsoft ежегодно использует более 1,3 млрд. кВт·ч «зеленой» энергии при разработке ПО, работы центров обработки данных и производства. Компания обязалась сократить выбросы углекислого газа на 75% к 2030 году.
Альтернативные источники энергии: какие виды как использовать: Статьи экономики ➕1, 03.08.2021
Тяжелый климатический кризис на планете привел к необходимости скорейшего отказа от ископаемого топлива и переходу на альтернативную энергетику, «зеленые» источники энергии. Являются ли они хорошей заменой нефти и углю, какими преимуществами и недостатки обладают — рассказывает Plus-one.
ru.
К альтернативным источникам энергии относят нетрадиционные источники энергии — солнечную, ветровую, геотермальную энергетику и так далее.
Возобновляемые источники энергии не загрязняют окружающую среду, помогают снизить уровень выбросов парниковых газов в атмосферу, уменьшить последствия изменения климата. Они практически неисчерпаемы, в то время как ископаемое топливо рано или поздно закончится.
К возобновляемым источникам не относится атомная энергетика и природный газ, поскольку запасы этих ресурсов ограничены.
Существуют различные виды энергии и способы ее добычи.
Исходя из нашей трактовки, можно выделить следующие виды альтернативных источников: солнечная энергия, ветроэнергетика, гидроэнергия, волновая энергетика, энергия приливов и отливов, гидротермальная энергия, энергия жидкостной диффузии, геотермальная энергия и биотопливо.
Способы добычи и использования энергии отличаются в зависимости от вида альтернативных источников. Объединяет их то, что на сегодняшний день все они используются гораздо реже, чем ископаемое топливо, но при этом обладают большим потенциалом для развития.
В настоящее время производство альтернативной энергии, несмотря на ее высокую экологичность и перспективность, ограничено. Развитие технологий на ее основе имеет ряд издержек, с которыми приходится считаться.
Плюсы:
Когда вы устанавливаете солнечные панели на дом, вы генерируете свое собственное электричество, становитесь менее зависимыми от электрической сети и уменьшаете ежемесячный счет за электричество.
Недавние исследования показали, что стоимость недвижимости увеличивается после установки солнечных батарей. Сами солнечные панели при этом дешевеют.
Солнце светит повсюду на Земле, а это значит, что солнечная энергия является хорошим вариантом для каждой страны, хотя и существуют различия по регионам и в том, сколько они получают солнечного света.
В России, например, самыми солнечными городами являются Улан-Удэ и Хабаровск.
Минусы:
Солнечные панели подходят не для всех типов крыш. Некоторые установленные в старых домах кровельные материалы, такие как шифер или кедровая черепица, могут не подойти для установки солнечных панелей.
Солнечная энергия не работает ночью. «Солнечные» домохозяйства полагаются на коммунальные сети для получения электроэнергии ночью и в других ситуациях, когда солнечный свет ограничен.
Первоначальная стоимость установки и использования солнечной энергии очень высока, потому что человек должен заплатить за всю систему — батареи, провода, солнечные панели и так далее.
Как солнечные панели экономят плату за электричество
Пять выводов о частной солнечной энергетике в России
Плюсы:
Ветряки, вырабатывающие большое количество электроэнергии при помощи ветра, практически столь же эффективны, как и солнечные батареи.
Ветроэнергетика особенно привлекательна для рынка жилой недвижимости.
С 1980 года цены на нее снизились более чем на 80%. Благодаря технологическому прогрессу и возросшему спросу цены, как ожидается, будут снижаться в обозримом будущем.
Минусы:
Ветер — не самый надежный источник энергии, при его низкой силе турбины обычно работают примерно на 30% мощности. В безветренную погоду вы можете оказаться без электричества.
Энергия ветра может быть использована только в местах, где высокая скорость ветра. Поскольку сильные ветра в основном дуют в отдаленных незаселенных районах, необходимо строить линии электропередачи, чтобы обеспечить электроэнергией жилые дома в городе. А это требует дополнительных инвестиций.
Эксперт: Россия может перейти с угля и газа на ветер
Ветровая электроэнергия в стране уже сопоставима по стоимости с традиционной
Плюсы:
Большинство гидроэлектростанций — хранилища большого количества воды в резервуарах — почти всегда имеют запас, из которого можно извлекать энергию.
В этом смысле гидроэлектростанции являются более надежным и стабильным источником энергии, чем ветровая и солнечная энергия.
Накопительные гидроэлектростанции способны генерировать электроэнергию по требованию, что позволяет гидроэлектростанциям заменить такие традиционные диспетчерские генераторы, как угольные и газовые установки.
Минусы:
Накопительные гидроэнергетические установки прерывают естественное течение речной системы. Это приводит к нарушению путей миграции животных и к проблемам с качеством воды.
Гидроэлектростанции представляют собой крупные инфраструктурные проекты, включающие строительство плотины, водохранилища и энергогенерирующих турбин, что требует значительных денежных вложений.
10 причин, почему крупные ГЭС опасны для экологии и общества
Что не так с большими гидроэлектростанциями
Плюсы:
Энергия волн предсказуема, и вы можете определить количество энергии, которое может быть произведено.
Волны имеют более высокую энергетическую мощность, чем, например, ветер, и это делает волновую энергетику более эффективной.
После установки соответствующих электростанций они имеют минимальные эксплуатационные расходы, что делает инвестиции в них более привлекательными.
Минусы:
Хотя это чистая энергия, ее использование создает опасность для морской флоры и фауны, меняет морское дно и среду обитания некоторых его жителей.
Волновая энергия приносит пользу только электростанциям, построенным в городах рядом с океаном.
Плюсы:
Возникновение приливов очень предсказуемо, что облегчает строительство системы приливных электростанций с правильными размерами для эффективного производства электроэнергии.
Срок службы приливных электростанций составляет 75-100 лет. Они очень эффективны даже спустя много лет использования.
Минусы:
Приливные заграждения приводят к изменению уровня океана в прибрежных водах. Приливная установка также влияет на соленость воды в приливных бассейнах.
Приливные электростанции могут быть построены только на участках, отвечающих определенным критериям.
Хотя приливы и отливы предсказуемы, электростанции могут производить энергию только в течение 10 часов в сутки.
Плюсы:
Строительство станций для выработки гидротермальной энергии требует малых затрат. Эксплуатационные расходы также относительно низкие.
Температура воды выше температуры нагретого воздуха, что делает гидротермальную энергию более эффективной.
Минусы:
Солнце нагревает только верхние слои морей и океанов, поэтому возможных мест для построения станций не так много.
Технологии для выработки гидротермальной энергетики развиты слабо.
Плюсы:
Осмотическая электростанция — новый перспективный метод выработки электроэнергии — устанавливается в устье реки и позволяет извлекать энергию из энтропии жидкостей.
Минусы:
Технологии добычи электроэнергии с помощью жидкостной диффузии развиты крайне слабо. В мире построена только одна осмотическая электростанция в Норвегии.
Плюсы:
Геотермальная энергия известна тем, что оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду.
Технологии, связанные с производством геотермальной энергии, являются одними из самых инновационных.
Минусы:
Использование геотермальной энергии предполагает высокие первоначальные затраты. Для дома среднего размера установка геотермальных тепловых насосов стоит от $10 тыс.
до $20 тыс.
В некоторых ситуациях геотермальные энергетические объекты расположены далеко от населенных пунктов, что требует обширной сети распределительных систем.
Плюсы:
Одним из главных преимуществ биотоплива является его относительно низкая стоимость.
Исходные материалы для биотоплива не ограничены. В отличие от ископаемого топлива, ресурсы для биотоплива можно возобновлять.
Минусы:
Биотопливо производит гораздо меньше энергии, чем, например, ископаемое топливо.
Биотопливо нельзя назвать экологически чистым, поскольку оно производит выбросы CO2.
Возобновляемые источники энергии помогают бороться с климатическими изменениями, которые становятся более разрушительными. Ветер, солнце, вода и другие источники энергии в будущем станут хорошей заменой ископаемому топливу.
Чем раньше это случится, тем лучше для нас и нашей планеты.
Растущий сектор создает рабочие места уже сегодня, делает электрические сети более устойчивыми, расширяет доступ к энергии в развивающихся странах и помогает снизить счета за электроэнергию. Эти факторы способствовали росту популярности возобновляемых источников энергии в последние годы. Преимущества каждого вида альтернативного источника энергии определенно перевешивают минусы.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.
Автор
Александр Гаджиев
Иллюстрации
Константин Чернов
Восьмерка лучших альтернативных видов топлива — CleanTechnica
Бензин и дизельное топливо по-прежнему являются королями ископаемого топлива в цепочке поставок топлива, но альтернативные виды топлива теперь больше склоняются в сторону экологичности.
Все большее число людей считает, что альтернативные виды топлива будут играть более важную роль в автомобилях и грузовиках завтрашнего дня. По словам Ларри Уэста, такой интерес был вызван тремя важными соображениями:
- Альтернативные виды топлива, как правило, имеют более низкие выбросы транспортных средств, которые способствуют смогу, загрязнению воздуха и глобальному потеплению
- Большинство альтернативных видов топлива не получают из ограниченных ресурсов ископаемого топлива и являются устойчивыми
- Альтернативные виды топлива могут помочь странам стать более энергетически независимыми
Имея это в виду, мы узнаем, что в Законе об энергетической политике США от 1992 года определены восемь примечательных альтернативных видов топлива — некоторые из них используются, другие считаются экспериментальными по своей природе. Тем не менее, топливо из этого списка может служить полной или частичной альтернативой бензину и дизельному топливу.
Вот наш список восьми лучших альтернативных видов топлива.
1. Этанол
Альтернативное топливо на спиртовой основе, получаемое путем ферментации и дистилляции сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, ячмень или пшеница. Его можно смешивать с бензином для повышения октанового числа и улучшения качества выбросов. Положительный : Материалы являются возобновляемыми.
2. Природный газ
Природный газ является альтернативным топливом, которое полностью сгорает и уже широко доступно для людей во многих странах через коммунальные службы, которые обеспечивают природным газом дома и предприятия. Положительный : Легковые и грузовые автомобили со специально разработанными двигателями производят меньше вредных выбросов, чем бензиновые или дизельные.
Отрицательный : Производство природного газа создает метан, парниковый газ, который в 21 раз сильнее влияет на глобальное потепление, чем CO2.
3. Электричество
Электричество может использоваться в качестве альтернативного топлива для транспортных средств с электроприводом и на топливных элементах. Электромобили с батарейным питанием накапливают энергию в батареях, которые перезаряжаются, подключая автомобиль к стандартному источнику электроэнергии. Транспортные средства на топливных элементах работают на электричестве, которое вырабатывается в результате электрохимической реакции, происходящей при соединении водорода и кислорода. Положительный : Электроэнергия для транспорта очень эффективна, и у нас уже есть разветвленная сеть электроснабжения. В случае топливных элементов они производят электричество без сгорания или загрязнения. Отрицательный : Большая часть электроэнергии сегодня вырабатывается из угля или природного газа, что оставляет плохой углеродный след.
(Тем не менее, электромобили по-прежнему являются самым экологичным вариантом, когда речь идет об автомобилях.)
4. Водород
Водород можно смешивать с природным газом для создания альтернативного топлива для транспортных средств, использующих определенные типы двигателей внутреннего сгорания. Водород также используется в транспортных средствах на топливных элементах, которые работают на электричестве, вырабатываемом в результате нефтехимической реакции, происходящей при объединении водорода и кислорода в топливной «стеке». Положительный : Отсутствие вредных выбросов. Отрицательный : Стоимость. А также отсутствие заправочной инфраструктуры и сложность ее создания.
5. Пропан
Пропан, также называемый сжиженным нефтяным газом или СНГ, является побочным продуктом переработки природного газа и переработки сырой нефти. Уже широко используемый в качестве топлива для приготовления пищи и отопления, пропан также является популярным альтернативным топливом для транспортных средств.
6. Биодизель
Биодизель — это альтернативное топливо на основе растительных масел или животных жиров, даже переработанных после того, как рестораны использовали их для приготовления пищи. Двигатели транспортных средств можно переоборудовать для сжигания биодизеля в чистом виде, а биодизель также можно смешивать с нефтяным дизельным топливом и использовать в немодифицированных двигателях. 
Отрицательный : Ограниченная производственная и распределительная инфраструктура.
7. Метанол
Метанол, также известный как древесный спирт, может использоваться в качестве альтернативного топлива в транспортных средствах с гибким топливом, предназначенных для работы на M85, смеси 85-процентного метанола и 15-процентного бензина, но автопроизводители больше не производит автомобили, работающие на метаноле. Положительный : В будущем метанол может стать важным альтернативным топливом в качестве источника водорода, необходимого для питания автомобилей на топливных элементах. Отрицательный : Автопроизводители больше не производят автомобили, работающие на метаноле.
8. Топливо серии P
Топливо серии P представляет собой смесь этанола, сжиженного природного газа и метилтетрагидрофурана (MeTHF), сорастворителя, полученного из биомассы.
Топливо серии P — это прозрачные альтернативные виды топлива с высоким октановым числом, которые можно использовать в транспортных средствах с гибким топливом. Положительный : Топливо серии P можно использовать отдельно или смешивать с бензином в любом соотношении, просто добавляя его в бак. Отрицательный : Производители не производят автомобили с гибким топливом.
Фото: horatioNailknot_Rob Elam
Источник: Environmental About.com
Подпишитесь на ежедневные обновления новостей от CleanTechnica по электронной почте. Или следите за нами в Новостях Google!
У вас есть совет для CleanTechnica, вы хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.
Солнечные фотоэлектрические системы и сельское хозяйство — тенденции в агроэнергетике
Я не люблю платный доступ.
Вам не нравится платный доступ. Кто любит платный доступ? Здесь, в CleanTechnica, мы на какое-то время внедрили ограниченный платный доступ, но он всегда казался неправильным — и всегда было сложно решить, что мы должны оставить там. Теоретически ваш самый эксклюзивный и лучший контент находится за платным доступом. Но тогда его читает меньше людей! Нам просто не нравится платный доступ, поэтому мы решили отказаться от своего. К сожалению, медиа-бизнес по-прежнему остается жестким, беспощадным бизнесом с крошечной маржой. Оставаться над водой или даже, возможно, — вздох — расти — это бесконечная олимпийская задача. Так …
Если вам нравится то, что мы делаем, и вы хотите поддержать нас, пожалуйста, вносите небольшую сумму ежемесячно через PayPal или Patreon, чтобы помочь нашей команде делать то, что мы делаем! Спасибо!
В этой статье: альтернативные виды топлива, биодизель, углеродный след, этанол, водород, метанол, пропан
— писатель, продюсер и режиссер.
Мейерс был редактором и директором сайта Green Building Elements, автором статей для CleanTechnica и основателем Green Streets MediaTrain, центра связи и электронного обучения. Как независимый продюсер он участвовал в разработке, производстве и распространении телевизионных программ и программ дистанционного обучения как для образовательной отрасли, так и для корпоративного сектора. Он также заядлый садовник и любит устойчивые инновации.
Руководство по альтернативным источникам топлива и технологиям для автотранспортной отрасли
Американская автотранспортная отрасль и более крупный транспортный сектор вносят наибольший вклад в выбросы углерода в Соединенных Штатах. Почти 105 миллиардов долларов ежегодно тратится на дизельное топливо для автотранспортной отрасли, и, хотя было предпринято много усилий по ограничению использования, спрос по-прежнему высок. Несмотря на серьезные социальные и экономические последствия COVID-19 в этом году, спрос на перевозки и логистику стремительно растет, а количество онлайн-заказов растет во многих секторах бизнеса.
Стандартные тяжелые грузовики на дорогах сегодня могут достигать эффективности использования топлива только 7 миль на галлон (MPG). Даже с новыми аэродинамическими технологиями, эффективностью автопарка и улучшением поведения водителей есть еще много возможностей для улучшения. Стремление к более чистым и экологически безопасным альтернативам нефтехимии подняло интерес к альтернативным видам топлива до рекордно высокого уровня. Кроме того, создается множество местных, государственных и федеральных мандатов и стимулов, чтобы способствовать большим изменениям как среди предприятий, так и среди потребителей.
Чтобы лучше понять, как отрасль грузоперевозок может внедрить некоторые из этих новых возможностей, мы подробно рассмотрим шесть наиболее многообещающих альтернативных источников топлива. Каждый из них имеет свои сильные стороны, проблемы и уникальные ценностные предложения для отрасли. Эти альтернативные источники топлива и технологии обладают реальным потенциалом для того, чтобы кардинально изменить отрасль грузоперевозок в сторону более чистого будущего.
В этом руководстве мы обсудим:
- Ландшафт альтернативных видов топлива в отрасли грузоперевозок
- Основные факторы изменения топлива для грузовых автомобилей
- Этанол: зарекомендовавшая себя альтернатива с проблемами поставок
- Биодизель: возобновляемое топливо, требующее осторожного обращения
- Electric: значительные возможности и варианты роста
- Водород: дорогостоящая альтернатива топливным элементам
- Природный газ: обильные поставки и технологические проблемы
- Пропан: еще одно распространенное топливо, интерес к которому возобновился
- Дополнительные ресурсы по альтернативным источникам топлива и технологиям
Ландшафт альтернативных видов топлива в отрасли грузоперевозок
Закон об энергетической политике был принят в 1992 году и стремился определить альтернативные виды топлива в Соединенных Штатах. Это было сделано в рамках усилий по снижению зависимости от нефти, и с тех пор был введен ряд потенциальных альтернативных источников топлива.
Эти виды топлива включают использование:
- Смеси бензина и спирта
- Биобутанол
- Биодизель
- Жидкое топливо, полученное из угля
- Диметиловый эфир
- Электричество
- Этанол
- Водород
- Метанол
- Природный газ
- Пропан
Некоторые из этих видов топлива уже начали использоваться в коммерческих грузовых автомобилях, в то время как многие другие находятся на ранних стадиях разработки. При переводе двигателей и оборудования большегрузных грузовиков на альтернативные виды топлива возникает ряд проблем. Поскольку многие технологии, необходимые для осуществления перехода, еще не проверены, проводится большое количество исследований и испытаний, чтобы лучше понять влияние, которое новые виды топлива и оборудование окажут на работу парка грузовых автомобилей. Некоторые из этих соображений включают:
- Срок годности продукта
- Стоимость топлива
- Инвестиции в инфраструктуру
- Надежность
- Ремонтопригодность
- Коэффициент устаревания
- Сезонные возможности
- Расходы на страхование
Поскольку многие из этих факторов можно полностью понять только в ходе широкомасштабных испытаний с использованием реального парка транспортных средств, многие производители грузовых автомобилей и операторы транспортных средств приняли активное участие в оценке новых типов топлива.
Основные факторы изменения топлива для грузовых автомобилей
В то время как повышение эффективности и снижение эксплуатационных расходов являются первоочередной задачей для любого оператора автопарка, существует также множество руководящих принципов и правил, которые способствуют изменениям в отрасли грузоперевозок. Федеральные агентства, такие как Министерство транспорта (DOT) и Агентство по охране окружающей среды (EPA), играют важную роль во влиянии на политику, связанную с использованием топлива в отрасли грузоперевозок. Кроме того, правительства многих штатов занимают активную позицию в разработке новой энергетической политики.
В частности, Закон об энергетической независимости и безопасности от 2007 г. стал основной движущей силой в продолжении дискуссии об использовании альтернативных видов топлива и потенциальных социальных, экономических и экологических последствиях. Это лишь некоторые из тем государственной политики, которые представляют особый интерес для отрасли грузоперевозок.
Energy Security
Политика, направленная на снижение зависимости США от иностранных источников нефти, дает значительные преимущества при рассмотрении альтернативных видов топлива. Эти виды топлива могут напрямую снизить потребность в нефти путем полной замены источника топлива или снижения потребности за счет использования смеси топливных материалов. Есть также много возможностей для местных источников альтернативных видов топлива, которые могут укрепить внутреннюю цепочку поставок. Это помогает уменьшить глобальное влияние и может дать операторам автопарка больший контроль над расходами на топливо и управлением рисками.
Возобновляемые ресурсы
Количество нефти и многих других природных ресурсов на планете ограничено, а альтернативные виды топлива дают возможность использовать возобновляемые ресурсы. Возобновляемый ресурс должен быть получен из возобновляемой биомассы, полученной из уже обработанных земель. Такие виды топлива, как биодизель и этанол, относятся к этой категории и способствуют обеспечению устойчивости и снижению воздействия на окружающую среду в отрасли.
Снижение выбросов парниковых газов
Благодаря последним достижениям науки о глобальном потеплении почти каждая крупная страна стремится сократить выбросы парниковых газов. Многие государственные учреждения установили цели по сокращению выбросов, которые необходимо выполнить, прежде чем можно будет открыть новое предприятие по производству топлива. Недавние обновления этих правил стали сосредотачиваться на конкретных целях, основанных на каждом типе альтернативного топлива. Например, второй стандарт возобновляемых видов топлива (RFS 2) требует сокращения выбросов на 60% для целлюлозного биотоплива по сравнению с топливом на нефтяной основе.
Эти требования государственной политики, безусловно, привлекли внимание отраслевых экспертов и производителей грузовиков. Как вы увидите в остальных разделах этого руководства, разрабатывается ряд многообещающих альтернативных видов топлива для широкого использования в отрасли грузовых автомобилей.
Этанол: зарекомендовавшая себя альтернатива с проблемами поставок
Одним из наиболее распространенных альтернативных видов топлива в отрасли грузовых автомобилей является этанол.
Этанол, также называемый зерновым спиртом, может быть получен из растительных материалов, таких как кукуруза. Более 98% бензина в США уже содержат некоторое количество этанола. Доступно несколько смесей этанола и бензина, наиболее распространенными из которых являются E10, E15 и E85, причем число указывает на процентное содержание этанола.
Одним из основных преимуществ этанола является то, что он имеет более высокое октановое число, чем бензин, что обеспечивает превосходную работу двигателя. Он также возобновляем с объемом производства, который может поддерживаться внутри страны. Этанол окажет серьезное влияние на отрасль грузоперевозок, если будет широко распространено использование смесей этанола с более высокой концентрацией. Для этого потребуется выделить гораздо больше сельскохозяйственных угодий для производства кукурузы и другого сырья, которое можно будет использовать для производства этанола. Эти экономические факторы в настоящее время являются основной причиной, по которой трудно расширить использование этанола далеко за пределы его нынешнего уровня.
Биодизельное топливо: возобновляемое топливо, требующее осторожного обращения
Биодизельное топливо, представляющее собой смесь метиловых эфиров сои, обладает многими из тех же преимуществ цепочки поставок, что и этанол. Его можно производить из соевых бобов, выращенных в стране, и он снижает выбросы углерода двигателями при смешивании с традиционным дизельным топливом. Биодизель также помогает смазывать двигатель, что продлевает срок службы и производительность оборудования.
Самой большой проблемой при крупномасштабном переходе на биодизельное топливо является хранение и доставка топлива. При температуре ниже 45°F биодизель может приобретать консистенцию густого геля и забивать линии подачи и топливные фильтры. Для сравнения, традиционное дизельное топливо имеет точку засорения холодного фильтра ниже 0 ° F, что обеспечивает гораздо больший буфер для потенциальных проблем с засорением. Это делает биодизель подходящим топливом в регионах с умеренным климатом и в других маломасштабных применениях, но для использования в парках большегрузных грузовиков потребуются значительные технологические усовершенствования.
Электромобили: значительные возможности и варианты роста
Интерес к электрическим большегрузным автомобилям набирает обороты после недавних заявлений от Tesla и других ведущих производителей транспортных средств. Существует два основных типа электромобилей (EV), представляющих интерес для отрасли грузоперевозок: аккумуляторные электромобили (BEV) и подключаемые гибридные электромобили (PHEV). В автомобильной промышленности легковых автомобилей PHEV стали очень популярными, и сейчас на рынок выходят новые модели легких грузовиков.
Аккумуляторные электромобили, которые считаются полностью электрическими, не будут иметь дизельного или бензинового топливного компонента, а будут полностью работать на электричестве. Эта технология выигрывает от более высокой энергоэффективности и сопоставимой выходной мощности по сравнению с современными дизельными силовыми агрегатами. Самой большой проблемой, с которой сталкиваются производители, является ограниченный ассортимент современных электромобилей, особенно для тяжелых условий эксплуатации.
Для широкого внедрения BEV потребуются достижения в технологии аккумуляторов в сочетании с общенациональной инфраструктурой зарядных станций. Учитывая крупные инвестиции ведущих производителей, мы, вероятно, увидим значительное увеличение количества электрических грузовиков на наших дорогах в ближайшем будущем.
Водород: дорогостоящая альтернатива топливным элементам
Газообразный водород является богатым природным ресурсом, который легко воспламеняется и используется во многих промышленных целях. Другой тип полностью электрического транспорта — это электромобиль на топливных элементах (FCEV), в котором элементы работают на водороде. Поскольку водород легко доступен, поставка не является серьезной проблемой, и топливные элементы можно довольно легко заправить во многих местах.
Основными недостатками здесь являются безопасность и меньшая эффективность по сравнению с BEV. В то время как BEV имеют примерно 9Эффективность привода 5%, FCEV составляет около 59%.
Это заставляет руководителей отрасли и законодателей серьезно задуматься при рассмотрении основных требований к инфраструктуре, которые потребуются для безопасной транспортировки и распределения газообразного водорода в качестве внутреннего транспортного топлива. Некоторые штаты, такие как Калифорния, уже используют FCEV для дальнейшего определения возможности их использования в более крупных масштабах.
Природный газ: обильные поставки и технологические проблемы
Природный газ используется на всей территории США в коммерческих и потребительских целях и выпускается в двух распространенных формах: сжиженный природный газ (СПГ) и сжатый природный газ (СПГ). Учитывая широкое использование природного газа и тот факт, что в США уже существует более 1000 заправочных станций, обслуживающих грузовики, работающие на природном газе, стоимость топлива примерно на 2 доллара за галлон дешевле, чем у дизельного топлива. Кроме того, природный газ является гораздо более чистым топливом, чем продукты нефтехимии, поскольку выброс парниковых газов снижается до 9%.
0% для некоторых соединений.
Препятствием для перехода является значительное увеличение затрат, необходимых для модернизации большегрузных автомобилей для работы на природном газе. Стоимость транспортного средства может почти удвоиться, что делает его долгосрочную эксплуатацию серьезной проблемой. Кроме того, утечки природного газа могут быть дорогостоящими и токсичными, что делает обработку и транспортировку еще одним важным фактором. Даже с учетом этих проблем количество доступных заправочных станций, работающих на природном газе, в США растет. Некоторые оценки показывают, что почти треть всех проданных автомобилей может использовать природный газ в качестве топлива в течение следующих 25 лет.
Пропан: еще одно распространенное топливо, вызывающее повышенный интерес
Пропон, получаемый как побочный продукт производства природного газа и нефти, используется в качестве топлива для сжигания во многих отраслях промышленности. Этот материал обладает теми же преимуществами, что и природный газ и другие виды топлива, упомянутые в этом руководстве.
Существует обильный запас газа пропана, который имеет более низкую стоимость за галлон по сравнению с дизельным топливом или бензином, с меньшим выбросом парниковых газов. Это особенно верно для оксида азота (NOx), который правительства многих штатов и EPA стремятся снизить по сравнению с нынешним уровнем.
Потенциальное внедрение пропана в качестве широко распространенного топлива для грузовых автомобилей страдает от отсутствия дифференциации. Он просто не предлагает значительных преимуществ по стоимости или эффективности по сравнению с другими альтернативными видами топлива. Пропан также имеет более низкую удельную мощность по сравнению с дизельным топливом, что компенсирует некоторые преимущества в стоимости топлива. Для некоторых местных применений, таких как эксплуатация парков школьных автобусов, пропан оказался популярным и жизнеспособным источником топлива. В отрасли грузоперевозок все еще существуют некоторые препятствия, но, безусловно, остается достаточно потенциала, чтобы держать это альтернативное топливо в поле зрения.